CZ20021182A3 - Continuous isothermal process for preparing mononitrotoluenes in the presence of phosphoric acid - Google Patents

Continuous isothermal process for preparing mononitrotoluenes in the presence of phosphoric acid Download PDF

Info

Publication number
CZ20021182A3
CZ20021182A3 CZ20021182A CZ20021182A CZ20021182A3 CZ 20021182 A3 CZ20021182 A3 CZ 20021182A3 CZ 20021182 A CZ20021182 A CZ 20021182A CZ 20021182 A CZ20021182 A CZ 20021182A CZ 20021182 A3 CZ20021182 A3 CZ 20021182A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
acid
toluene
process according
phosphoric acid
sulfuric acid
Prior art date
Application number
CZ20021182A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Matthias Gotta
Ralf Demuth
Eberhard Zirngiebl
Hans-Martin Weber
Georg Ronge
Original Assignee
Bayer Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayer Aktiengesellschaft filed Critical Bayer Aktiengesellschaft
Publication of CZ20021182A3 publication Critical patent/CZ20021182A3/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C201/00Preparation of esters of nitric or nitrous acid or of compounds containing nitro or nitroso groups bound to a carbon skeleton
    • C07C201/06Preparation of nitro compounds
    • C07C201/08Preparation of nitro compounds by substitution of hydrogen atoms by nitro groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C201/00Preparation of esters of nitric or nitrous acid or of compounds containing nitro or nitroso groups bound to a carbon skeleton
    • C07C201/06Preparation of nitro compounds

Abstract

Continuous, isothermal production of mononitrotoluene by reaction of toluene with HNO3, H2SO4 and H3PO4 is such that the latter two acids are introduced as a mixture of H2SO4 (45-80 wt.%), H3PO4 (9-45 wt.%) and water (5-15 wt.%), i.e. as a single component.

Description

Kontinuální izotermní způsob výroby mononitritoluenů v přítomnosti kyseliny fosforečnéContinuous isothermal process for the production of mononitritoluenes in the presence of phosphoric acid

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká kontinuálního izotermního způsobu výroby mononitrotoluenů za použití směsí kyseliny sírové a kyseliny fosforečné. Odpadní kyselina přitom vznikající se podrobuje zakoncentrování, které je integrováno do postupu, a následně se vrací do procesu.The invention relates to a continuous isothermal process for the production of mononitrotoluenes using mixtures of sulfuric acid and phosphoric acid. The waste acid produced thereby is subjected to a concentration which is integrated into the process and subsequently returned to the process.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Mononitrot.olueny jsou důležité meziprodukty .pro výrobu optických zesvětlovačů, prostředků pro ochranu rostlin a farmaceutických výrobků. Mohou být vyrobeny v průmyslovém měřítku izotermní nítrací toluenu. Přitom se toluen nechává reagovat se směsí kyseliny sírové a kyseliny dusičné (nitrační směsí, nitrační kyselinou) (Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, sv. 17, 4. vydání, 1996, Nitration a Nitrobenzenes and Nitrotoluene).Mononitrotoluenes are important intermediates for the production of optical brighteners, plant protection products and pharmaceutical products. They can be produced on an industrial scale by isothermal filtration of toluene. The toluene is reacted with a mixture of sulfuric acid and nitric acid (nitration mixture, nitration acid) (Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Vol. 17, 4th edition, 1996, Nitration and Nitrobenzenes and Nitrotoluene).

Při nitraci v čisté kyselině sírové se zpravidla získává poměr o-nitrotoluenu k para-nitrotoluenu asi 1,65 (Albright&Hanson, Industrial and Laboratory Nitrations, 1976, str. 300-312). Nahrazení kyseliny sírové čistou kyselinou fosforečnou vede k posunutí tohoto poměru k vyššímu podílu para-izomeru (Olah aj . , Methods and Mechanisms, 1989, str. 15-18). Na základě toho, že kyselina fosforečná je slabší kyselina než kyselina sírová, dochází však při jejím použití zpravidla k silnému zpomalení reakce. Pro dosažení 'srovnatelných reakčních rychlostí se proto doporučuje použiti vysoce koncentrovaných kyselin « » • ·Nitration in pure sulfuric acid generally yields a ratio of o-nitrotoluene to para-nitrotoluene of about 1.65 (Albright & Hanson, Industrial and Laboratory Nitrations, 1976, pp. 300-312). Replacement of sulfuric acid with pure phosphoric acid results in a shift of this ratio to a higher proportion of para-isomer (Olah et al., Methods and Mechanisms, 1989, pp. 15-18). However, because phosphoric acid is a weaker acid than sulfuric acid, it typically results in a strong slowing of the reaction. It is therefore recommended to use highly concentrated acids to achieve comparable reaction rates.

-2• · fc · • fc · · · · • fcfcfc · · • · · · · · • · ·· • * · · fc • · · fc • · « • fcfcfc fc · · « fc · · polyfosforečných, vyrobených přimíšením P2O5 ke kyselině orthofosforečné.-2 · fc · fc · fcfcfc · fcfcfc polyphosphoric, made by adding P 2 O 5 to orthophosphoric acid.

DE-A 164 3f OD při vyhodnocení tohoto způsobu poukazuje na problémy týkající se korozivity vůči technicky obvykle používaným materiálům, spojené s použitím pólyfosforečných kyselin.DE-A 164 3f OD, when evaluating this process, points to problems relating to corrosion to the materials commonly used in connection with the use of polyphosphoric acids.

V DE-A 164 36 00 jsou dále popsány procesní_ parametry pro nitraci toluenu v kyselině fosforečné, přičemž použití 100,8% kyseliny fosforečné vede k poměru o/p-nitrotoluenu 0,90. V příkladech použité vysoké přebytky nitrační směsi a dlouhé reakčni doby však odborníkovi naznačují nízké časověprosto-rové výtěžky, které uvádějí v pochybnost hospodárné využití popsaného způsobu.DE-A 36 00 164 are described further procedural _ parameters for the nitration of toluene in the phosphoric acid, the use of 100.8% phosphoric acid leads to a ratio o / p-nitrotoluene 0.90. However, high excess nitration mixtures used and long reaction times used in the examples indicate to the person skilled in the art low space-time yields which doubt the economical use of the described process.

V DE-A 164 36 00 se na výstupu reaktoru typicky získává 97% kyselina fosforečná. Zakoncentrování nezbytné pro zpětné vedení této odpadní kyseliny vyžaduje odpaření reakčni vody při teplotách asi 180 °C a při tlaku asi 20 mbar, jak je možno odvodit z diagramu bodů varu systému H2O-H3PO4. Tyto parametry je možno realizovat jen pomocí značných nákladů, jak pokud jde o použité materiály, tak také pokud jde o aparátové požadavky, a působí proti ekonomicky výhodnému využití čisté kyseliny fosforečné jako složky nitrační směsi. Tak například izokorozní křivky emailu pří těchto provozních podmínkách nedovolují očekávat žádnou odolnost proti kyselině fosforečné této koncentrace.In DE-A 164 36 00, 97% phosphoric acid is typically obtained at the reactor outlet. The concentration necessary to recycle the waste acid requires evaporation of the reaction water at temperatures of about 180 ° C and at a pressure of about 20 mbar, as can be deduced from the boiling point diagram of the H2O-H3PO4 system. These parameters can only be realized at considerable cost, both in terms of the materials used and in terms of apparatus requirements, and counteract the economically advantageous use of pure phosphoric acid as a component of the nitration mixture. For example, the isocorrosion curves of the enamel under these operating conditions do not allow to expect any resistance to phosphoric acid of this concentration.

V DE-A 164 36 00 je vyvinuta alternativa tohoto způsobu, ve které se ke směsi přidává kyselina sírová v množství až asi 80 % použité kyseliny fosforečné. Tento přídavek kyseliny sírové nevede oproti způsobu v čisté kyselině fosforečné k žádnému významnému posunutí poměru izomerů směrem k ortho-izomeru. Přesto neposkytuje odborníkovi žádný návod k řešení problémů vznikajících při • · ·DE-A 164 36 00 discloses an alternative to this process in which sulfuric acid is added to the mixture in an amount of up to about 80% of the phosphoric acid used. This addition of sulfuric acid does not lead to any significant shift of the isomer ratio towards the ortho-isomer compared to the pure phosphoric acid process. However, it does not provide the practitioner with any guidance on how to solve problems arising from • · ·

- J- J

• 9 99 · 9 9 • 9 ·9 9 9 9 9

9·· 9 · 9999 použití čisté kyseliny fosforečné, neboť drastické procesní podmínky pro zakoncentrování odpadní kyseliny, vůči obvyklým materiálům zvýšená korozivita kyseliny a nízký prostorověčasový výtěžek~ dále působí proti technické realizaci ekonomicky výhodně využitelného způsobu.The use of pure phosphoric acid, since the drastic process conditions for concentrating the waste acid, increased acid corrosion against conventional materials and low space-time yield further counteract the technical realization of an economically viable process.

Technické způsoby mononitrace toluenu za použití nitrační směsi jsou spojeny se vznikem odpadních kyselin, které jsou zatíženy značnými podíly organických sloučenin jako například dinitrotoluenu nebo nitrovaných krezolů a musí být provozně a cenově náročným způsobem zpracovány.Technical processes for the mononitration of toluene using a nitration mixture are associated with the formation of waste acids, which are burdened with considerable proportions of organic compounds such as dinitrotoluene or nitrated cresols and must be processed in a cost-effective and cost-effective manner.

Tak například v případě nitrace za přidání čisté kyseliny sí-rové byly vyvinuty způsoby, které zahrnují zakoncentrovávání kyseliny sírové, přičemž zakoncentrovaná kyselina sírová se zbavuje vody a organických sl-oučenin, načež se v cirkulačním procesu opět vrací do nitrační reakce, a tak je zamezeno vzniku odpadní kyseliny.For example, in the case of nitration with the addition of pure sulfuric acid, methods have been developed which include concentrating sulfuric acid, wherein the concentrated sulfuric acid is freed of water and organic compounds, then returned to the nitration reaction in the circulation process, thus avoiding formation of waste acid.

V DE-A 195 39 205 jsou zveřejněny provozní parametry pro mononitraci aromátů, přičemž směsné kyseliny jsou uzpůsobeny vlastnostem nitridovaných aromátů tak, že vzniká asi 70% odpadní kyselina sírová. Dále je popsáno použití částečně koncentrovaných odpadních kyselin s koncentrací síry mezi 85 až 92 %.DE-A 195 39 205 discloses operating parameters for the mononitration of aromatics, wherein the mixed acids are adapted to the properties of the nitrided aromatics to produce about 70% waste sulfuric acid. The use of partially concentrated waste acids with a sulfur concentration between 85 and 92% is described below.

V US 4 772 757 je popsán způsob výroby nitrobenzenu, při kterém se vznikající odpadní kyselina zakoncentrovává na 75 až 92 % a znovu se vrací do procesu nitrace. Protože toluen je na základě methylové skupiny ve srovnání s benzenem zřetelně náchylnější k oxidaci a při nitraci má sklon k tvorbě vedlejších produktů, je při přenesení reakčních podmínek nitrace benzenu na nitraci toluenu třeba počítat se ~zvýšením množství nežádoucích vedlejších produktů.US 4,772,757 describes a process for the production of nitrobenzene in which the waste acid formed is concentrated to 75-92% and returned to the nitration process. Since toluene is clearly more susceptible to oxidation on the basis of the methyl group compared to benzene and tends to form byproducts during nitration, an increase in the amount of unwanted byproducts should be expected when transferring the reaction conditions of benzene nitration to toluene nitration.

• fe fefe ·· ··· • · · · · ·• fe fefe ·· ···

-4• ·-4 • ·

Na základě rozpustností organických sloučenin v anorganických kyselinách se zakoncentrované odpadní kyseliny, které jsou vraceny do nitrační reakce, obohacují organickými vedlejšími produkty jako je kyselina šťavelová nebo kyselina benzoová. Kromě toho může docházet k obohacení kyselinou nitrosylsírovou. Rozklad těchto ' vedlejších produktů a přitom uvolňované rozkladné teplo může vést k nežádoucímu rozkladu reakčního produktu nitro.toluenu. Kromě toho dochází k negativnímu ovlivnění prostorověčasového výtěžku, neboť organické vedlejší produkty mohou reagovat s použitou kyselinou dusičnou v oxidačních rozkladných reakcích, takže část kyseliny dusičné již není k dispozicí pro vlastní nitraci.Due to the solubility of organic compounds in inorganic acids, concentrated waste acids that are returned to the nitration reaction are enriched with organic by-products such as oxalic acid or benzoic acid. In addition, enrichment with nitrosylsulphuric acid may occur. The decomposition of these by-products and the decomposition heat released can lead to undesirable decomposition of the nitro-toluene reaction product. In addition, the space-time yield is negatively affected, since the organic by-products can react with the nitric acid used in oxidative decomposition reactions, so that part of the nitric acid is no longer available for nitration itself.

Existuje tedy potřeba kontinuálního izotermního způsobu výroby mononitrotoluenu se zvýšeným výtěžkem paranitrotoluenu za použití směsí kyseliny sírové a kyseliny fosforečné, který umožní cenově příznivé zakoncentrování odpadní kyseliny s následným vracením do nitrační reakce ve smyslu cirkulačního procesu, aniž by se zakoncentrovaná kyselina obohacovala organickými vedlejšími .produkty. Dále je žádoucí použití zředěné, 60% až 70% kyseliny dusičné, neboť to vede ke značnému snížení nákladů ve srovnání s použitím vysoce koncentrované kyseliny dusičné.Thus, there is a need for a continuous isothermal process for producing mononitrotoluene with increased paranitrotoluene yield using mixtures of sulfuric acid and phosphoric acid, which allows cost-effective concentration of the waste acid followed by returning to the nitration reaction in the circulation process without enriching the concentrated acid with organic by-products. Furthermore, the use of dilute, 60% to 70% nitric acid is desirable since this leads to a considerable cost reduction compared to the use of highly concentrated nitric acid.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Byl nalezen kontinuální způsob výroby mononitrotoluenu reakcí toluenu s kyselinou dusičnou, kyselinou sírovou a kyselinou fosforečnou za izotermních -reakčních podmínek vyznačující se tím, že se jako složka nitrační směsi použijí směsi kyseliny, sírové a kyseliny fosforečné, které sestávají ze 45 až 80 % kyseliny sírové, 9 až 45 % kyseliny fosforečné a 5 až 15 % vody.A continuous process for the production of mononitrotoluene has been found by reacting toluene with nitric acid, sulfuric acid and phosphoric acid under isothermal reaction conditions, characterized in that mixtures of acid, sulfuric and phosphoric acid, which consist of 45 to 80% sulfuric acid , 9 to 45% phosphoric acid and 5 to 15% water.

9999

9 9 9 99

999 99 9989 99 9

9 9 9 to9 9 9 to

9 9 9 • 99 9 9 99 9 99 9 9 • 99 9 9 99 9 9

-5 * · · · · · · · • toto·· · · • 9 9 9 9 9 · • toto· · · • » 9 9 9 ·-5 * 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9

Zvláště výhodné provedení způsobu podle vynálezu se vyznačuje tím, že se jako složka nitrační směsí použijí směsi kyseliny sírové a kyseliny fosforečné, které sestávají z 64 až 78 % kyseliny sírové, 10 až 27 % kyseliny fosforečné a 8 až 13 % vody.A particularly preferred embodiment of the process according to the invention is characterized in that sulfuric acid and phosphoric acid mixtures which consist of 64 to 78% sulfuric acid, 10 to 27% phosphoric acid and 8 to 13% water are used as the nitration mixture component.

Zvláště výhodné provedení způsobu podle vynálezu se vyznačuje tím, že v následném kroku se do reaktoru uvádí složka nitrační směsi a 60% až 70% kyselina dusičná a toluen. Způsob podle vynálezu se vyznačuje tím, že se do reaktoru uvádí složka nitrační směsi a 60% až 70% kyselina dusičná v hmotnostním poměru 2:1 až 4:1, vztaženo na kyselinu dusičnou, a složka nitrační směsi a toluen v hmotnostním poměru 2:1 až 4:1, vztaženo na toluen.A particularly preferred embodiment of the process according to the invention is characterized in that, in a subsequent step, a component of the nitration mixture and 60% to 70% nitric acid and toluene are introduced into the reactor. The process according to the invention is characterized in that the nitration mixture component and 60% to 70% nitric acid in a weight ratio of 2: 1 to 4: 1 based on nitric acid are introduced into the reactor and the nitration mixture component and toluene in a weight ratio of 2: 1 to 4: 1. 1 to 4: 1 based on toluene.

Zvláště výhodné provedení způsobu podle vynálezu se vyznačuje tím, že v následném kroku se do reaktoru uvádí složka nitrační směsi a 60% až 70% kyselina dusičná a toluen. Způsob podle vynálezu se vyznačuje tím, že se do reaktoru uvádí složka nitrační směsi a 60% až 70% kyselina dusičná v hmotnostním poměru 2,4:1 až 3,3:1, vztaženo na kyselinu dusičnou, a složka nitrační směsi a toluen v hmotnostním poměru 2,4:1 až 3,2:1, vztaženo na-toluen.A particularly preferred embodiment of the process according to the invention is characterized in that, in a subsequent step, a component of the nitration mixture and 60% to 70% nitric acid and toluene are introduced into the reactor. The process according to the invention is characterized in that the nitration mixture component and 60% to 70% nitric acid in a weight ratio of 2.4: 1 to 3.3: 1, based on nitric acid, are introduced into the reactor, and the nitration mixture component and toluene in a weight ratio of 2.4: 1 to 3.2: 1 based on toluene.

Zvláštní provedení způsobu podle vynálezu se vyznačuje tím, že v následném kroku se na výstupu z reaktoru provádí separace surového nitrotoluenu od odpadní kyseliny.A particular embodiment of the process according to the invention is characterized in that, in a subsequent step, the crude nitrotoluene is separated from the waste acid at the reactor outlet.

Zvláštní provedení způsobu podle vynálezu se vyznačuje tím, že odpadní kyselina na výstupu z reaktoru sestává ze 42 až 70 % kyseliny sírové, 6 až 37 % kyseliny fosforečné a 15 až 28 % vody. Odpadní kyselina je téměř bez kyseliny dusičné a může kromě toho obsahovat organické sloučeniny, jako například dinitrotolueny nebo nitrované krezoly a popřípadě kyselinu dusitou.A particular embodiment of the process according to the invention is characterized in that the waste acid at the outlet of the reactor consists of 42 to 70% sulfuric acid, 6 to 37% phosphoric acid and 15 to 28% water. The waste acid is almost free of nitric acid and may additionally contain organic compounds such as dinitrotoluenes or nitrated cresols and optionally nitrous acid.

• to ·»·· • ♦ · ··· ·««· r · ··········· to □ ···«··· · « · * · ···· ·· · ··· ·· ·· to· ··· to· ····To to · to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to to ··· ·· ··· · ··· to · ····

Zvláště výhodné provedení způsobu podle vynálezu se vyznačuje tím, že odpadní kyselina na výstupu z reaktoru sestává z 54 až 67 % kyseliny sírové, 7 až 22 % kyseliny fosforečné a 18až 27 % vody.A particularly preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that the waste acid at the reactor outlet is composed of 54 to 67% sulfuric acid, 7 to 22% phosphoric acid and 18 - up to 27% water.

Zvláštní provedení způsobu podle vynálezu- se vyznačuje tím, že v následujícím kroku se odpadní kyselina podrobí jednostupňovému zakoncentrování na složení 45 až 80 % kyseliny sírové, 9 až 45 % kyseliny fosforečné a 5 až 15 % vody.A particular embodiment of the process according to the invention is characterized in that in the next step the waste acid is subjected to a one-stage concentration to a composition of 45 to 80% sulfuric acid, 9 to 45% phosphoric acid and 5 to 15% water.

Zvláště výhodné provedení způsobu podle vynálezu se vyznačuje tím, že se odpadní kyselina podrobí jednostupňovému zakoncentrování na složení 64 až 78 % kyseliny sírové, 10 až 27 % kyseliny fosforečné a 8 až 13 % vody.A particularly preferred embodiment of the process according to the invention is characterized in that the waste acid is subjected to a one-stage concentration to a composition of 64 to 78% sulfuric acid, 10 to 27% phosphoric acid and 8 to 13% water.

Zvláštní provedení způsobu podle vynálezu se vyznačuje tím, že v následném kroku se zakoncentrovaná odpadní kyselina v cirkulačním okruhu opět vrací do nitrační reakce.A particular embodiment of the process according to the invention is characterized in that, in a subsequent step, the concentrated waste acid in the circulation circuit is returned to the nitration reaction.

Zvláště výhodné provedení způsobu podle vynálezu se vyznačuje tím, žeA particularly preferred embodiment of the process according to the invention is characterized in that:

a) jako složka nitrační směsi se použijí směsi kyseliny sírové a kyseliny fosforečné, které sestávají ze 45 až 80 % kyseliny sírové, 9 až 45 % kyseliny fosforečné a 5 až 15 % vody,(a) mixtures of sulfuric acid and phosphoric acid consisting of 45 to 80% sulfuric acid, 9 to 45% phosphoric acid and 5 to 15% water shall be used as components of the nitration mixture,

b) složka nitrační směsi, 60% až 70% kyselina dusičná a toluen se uvádí do reaktoru, přičemž složka nitrační směsi a kyselina dusičná se nachází v hmotnostním poměru 2:1 až 4:1, vztaženo na kyselinu dusičnou, a složka nitrační směsi a toluen sě nachází v hmotnostním poměru 2:1 až 4:1, vztaženo na toluen, *· ·· 99 9999 99 99 · 9 9·9 9999(b) the nitration mixture component, 60% to 70% nitric acid and toluene, are charged to the reactor, wherein the nitration mixture component and nitric acid are in a weight ratio of 2: 1 to 4: 1 based on nitric acid and the nitration mixture component; and toluene is present in a weight ratio of 2: 1 to 4: 1, based on toluene, * 99 99 99 99 99 99 9999

Φ 9 φ φ Φ φ φ φ φ Φ φ φ φΦ 9 φ φ Φ φ φ φ φ Φ φ φ φ

- ! - 9 9 9 ··«· · · 9 · 9 • ♦ · · 99 · 99φ ·· 99 99 999 99 9999-! - 9 9 9 9 9 9 9 99 99 99 99 99 99 999

c) na výstupu z reaktoru se provádí separace surového nitrotoluenu od odpadní kyseliny,c) raw nitrotoluene is separated from waste acid at the reactor outlet,

d) odpadní 'kyselina, která sestává ze 42 až 70 % kyseliny sírové, 6' až 37 % kyseliny fosforečné a 15 až 28 % vody, se jednostupňovým zakoncentrováním zakonc-entruj e na složení 45 až 80 % kyseliny sírové, 9 až 45 % kyseliny fosforečné a 5 až 15 % vody, ad) waste acid consisting of 42 to 70% sulfuric acid, 6 to 37% phosphoric acid and 15 to 28% water, with a one-stage concentration, concentrating to a composition of 45 to 80% sulfuric acid, 9 to 45% phosphoric acid and 5 to 15% water, and

e) zakoncentrovaná odpadní kyselina se v cirkulačním okruhu opět vrací do nitrační reakce.e) the concentrated waste acid is returned to the nitration reaction in the circulation circuit.

Zvláště výhodné provedení způsobu podle vynálezu se vyznačuje tím, žeA particularly preferred embodiment of the process according to the invention is characterized in that:

a) jako složka nitrační směsi se použijí směsi kyseliny sírové a kyseliny fosforečné, které sestávají ze 64 až 78 % kyseliny sírové, 10 až 27 % kyseliny fosforečné a 8 až 13 % vody,(a) mixtures of sulfuric acid and phosphoric acid consisting of 64 to 78% sulfuric acid, 10 to 27% phosphoric acid and 8 to 13% water shall be used as components of the nitration mixture,

b) složka nitrační směsi, 60% až 70% kyselina dusičná a toluen, se uvádí do reaktoru, přičemž složka nitračníb) the nitration mixture component, 60% to 70% nitric acid and toluene, are introduced into the reactor, wherein the nitration component

směsi a mixtures and kyselina acid dusičná nitric se se nachází located v hmotnostním in weight poměru ratio 2,4:1 až 2.4: 1 to 3,3:1, 3,3: 1, vztaženo relative na on kyselinu acid dusičnou, a nitric, and složka component nitrační nitration směsi a mixtures and toluen toluene se se nachází located v hmotnostním in weight poměru ratio

2,4:1 až 3,2:1, vztaženo na toluen,2.4: 1 to 3.2: 1 based on toluene,

c) na výstupu z reaktoru se provádí separace surového nitrotoluenu od odpadní kyseliny,c) raw nitrotoluene is separated from waste acid at the reactor outlet,

d) odpadní kyselina, která sestává z 54 až 67 % kyseliny sírové, 7 až 22 % kyseliny fosforečné a 18 až 27 % vody, se v jednostupňovém zakoncentrování zakoncentruje na složení 64 až 78 % kyseliny sírové, 10 až 27 % kyseliny fosforečné a 8-až 13 % vody, a(d) the waste acid, consisting of 54 to 67% sulfuric acid, 7 to 22% phosphoric acid and 18 to 27% water, is concentrated in a one-stage concentration to a composition of 64 to 78% sulfuric acid, 10 to 27% phosphoric acid and 8 - up to 13% water, and

-8·» ·« • · · • · · » ft • ftft · • ftft · • ft »♦·· • ftft • · · · · • · · • · · • ft «ftft ftft ftft ft ftft · ftft · • ftft • · · ftft ftftftft-8 · »· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · • ftft • ftft ftftftft

e) zakoncentrovaná odpadní kyselina se v cirkulačním okruhu opět vrací do nitrační reakce.e) the concentrated waste acid is returned to the nitration reaction in the circulation circuit.

Způsob podle ‘vynálezu, oproti nitraci v čisté kyselině sírové obvyklé podle stavu techniky, překvapivě vede ke zvýšenému podílu para-nitrotoluenu při již - malém podílu kyseliny fosforečné jako složky nitrační směsi. Paranitroťoluen má zvláštní význam jako meziprodukt pro výrobu optických zesvětlovačů, účinných látek pro farmacii a agrotechniku, barviv a voňavek.Surprisingly, the process according to the invention, as opposed to nitration in pure sulfuric acid customary in the prior art, leads to an increased proportion of para-nitrotoluene with a low proportion of phosphoric acid as a component of the nitration mixture. Paranitropoluene is of particular importance as an intermediate for the production of optical brighteners, pharmaceutical and agro-technical active substances, dyes and perfumes.

Ve způsobu podle vynálezu se s výhodou použije zředěná kyselina dusičná, čímž je možno způsob provádět zvláště nákladově výhodně. Navzdory poměrně velkému množství vody, podmíněnému -použitím zředěné kyseliny dusičné, probíhá reakce s vysokou reakční rychlostí. Reakční rychlost závisí při způsobu podle vynálezu v podstatě na koncentraci použité kyseliny sírové. Použité množství kyseliny fosforečné tak slouží v první řadě k řízení poměru izomerů.Dilute nitric acid is preferably used in the process according to the invention, whereby the process can be carried out in a particularly cost-effective manner. Despite the relatively large amount of water due to the use of dilute nitric acid, the reaction proceeds at a high reaction rate. The reaction rate in the process according to the invention essentially depends on the concentration of the sulfuric acid used. The amount of phosphoric acid used thus serves primarily to control the ratio of isomers.

Při způsobu podle vynálezu se s výhodou použije 0,98 až 1,1 ekvivalentu toluenu vztaženo na jeden ekvivalent kyseliny dusičné, zvláště výhodně 1,01 až 1,05 ekvivalentu toluenu vztaženo na jeden ekvivalent kyseliny dusičné. Ani při přebytku toluenu vztaženo na kyselinu dusičnou překvapivě nedochází k nárůstu množství nečistot.Preferably, 0.98 to 1.1 equivalents of toluene relative to one equivalent of nitric acid is used in the process of the invention, particularly preferably 1.01 to 1.05 equivalents of toluene relative to one equivalent of nitric acid. Surprisingly, even with an excess of toluene relative to nitric acid, the amount of impurities does not increase.

Při způsobu podle vynálezu použité složky kyselina dusičná, kyselina sírová, kyselina fosforečná a toluen se s výhodou intenzívně intenzivně míchají pomocí míchacího prostředku známého ze stavu techniky. Jako míchací prostředky mohou být s výhodou použity například statické mísiče, čerpadla, trysky, míchadla nebo kombinace těchto míchacích prosůředků.The nitric acid, sulfuric acid, phosphoric acid and toluene components used in the process according to the invention are preferably intensively stirred by means of a mixing means known in the art. For example, static mixers, pumps, nozzles, agitators or combinations of these agitators may be used as mixing means.

Μ *« 4* ·«·· ·» ·♦ • · · · · · 9 9 9 99 * 4 4 * · 4 9 9 9 9 9 9 9 9

9 9 99 9 9 9 9 9 9 9 9 · · · · · · 4 4 4 « ·9 9 99 9 9 9 9 9 9 9 9 · · · · · 4 4 4

9» 9 9 9 9 9 9 9 99 9 9 9 9 9

99 99 999 99 999999 99 999 99 999

-9Způsob podle vynálezu se provádí kontinuálně za izotermních podmínek v reaktoru. Jako reaktory se používají s výhodou komerčně dostupné reaktory jako například trubkové míchané kotle nebo také a míchaného kotle. Podle reaktory, smyčkové reaktory, kombinace smyčkového reaktoru výhodného provedení se způsob podle vynálezu- provádí ve vícestupňové kaskádě reaktorů.The process according to the invention is carried out continuously under isothermal conditions in the reactor. As reactors, commercially available reactors such as, for example, tubular stirred boilers or also and stirred boilers are preferably used. According to the reactors, loop reactors, combination of the loop reactor of the preferred embodiment, the process according to the invention is carried out in a multi-stage reactor cascade.

Způsob podle vynálezu se provádí za izotermních podmínek, přičemž reakční teplota leží s výhodou v oblasti 20 až 80 °C, ještě výhodněji v oblasti 30 až 70 °C a nejvýhodněji v oblasti 40 až 65 °C.The process according to the invention is carried out under isothermal conditions, the reaction temperature preferably being in the range of 20 to 80 ° C, even more preferably in the range of 30 to 70 ° C and most preferably in the range of 40 to 65 ° C.

Separace surového nitrotoluenu od odpadní kyseliny se provádí s výhodou pomocí statického děliče nebo separátoru. Přitom se používají odborníkovi známé způsoby statické nebo dynamické separace fází, jako například separátory nebo dělicí nádoby, s vestavbami nebo bez nich.The separation of the crude nitrotoluene from the waste acid is preferably carried out by means of a static separator or separator. Here, static or dynamic phase separation methods known to the person skilled in the art, such as, for example, separators or separating vessels, with or without inclusions, are used.

Prostřednictvím zakoncentrování prováděného při způsobu podle vynálezu se odpadní kyselina do značné mí-ry zbavuje vody a organických sloučenin, přičemž organické sloučeniny se buď z odpadní kyseliny odstraňují nebo se rozkládají tak, že vznikají těkavé sloučeniny jako například CO které se z odpadní kyseliny vynášejí.By concentrating the process according to the invention, the waste acid is largely free of water and organic compounds, wherein the organic compounds are either removed from the waste acid or decomposed to form volatile compounds such as CO 2 which are carried off from the waste acid.

Jednostupňové zakoncentrování se s výhodou provádí v odparce. Pro získání složení směsi kyseliny sírové a kyseliny fosforečné podle vynálezu se odparka provozuje s výhodou při tlaku 30 až 300 mbar, zvláště výhodně 60 až 200 mbar a nejvýhodněji 80 až 150 mbar. Teplota odpadní kyseliny na výstupu odparky je s výhodou 100 až 200 °C, zvláště výhodně 150 až 190 °C a nejvýhodněji 155 až 185 °C. Teplota odtékající zakoncentrované odpadní kyseliny se s výhodou používá v protiproudém tepelném výměníku k ohřátí odpadní kyseliny proudící do odparky. Přitom se odpadní kyselinaThe one-stage concentration is preferably carried out in an evaporator. In order to obtain the composition of the sulfuric acid / phosphoric acid mixture according to the invention, the evaporator is preferably operated at a pressure of 30 to 300 mbar, particularly preferably 60 to 200 mbar and most preferably 80 to 150 mbar. The temperature of the waste acid at the outlet of the evaporator is preferably 100 to 200 ° C, particularly preferably 150 to 190 ° C, and most preferably 155 to 185 ° C. The effluent temperature of the concentrated waste acid is preferably used in a countercurrent heat exchanger to heat the waste acid flowing into the evaporator. Here, the waste acid is removed

- 10* · ·0 ·· *0 0 0 *0 0 0 • · 0 · 0 · « · * · • · 000 * · 000 0 0 0- 10 * · · 0 ·· * 0 0 0 * 0 0 0 • 0 · 0 · 0 · 0 · 000 * 0 000 0 0 0

00 000 0 000 0 0 0000 00 0 000 ·· ·· 00 000 00 0000 proudící do odparky v protiproudu ohřeje natolik, že je při tlaku v odparce přehřátá a část vody a malé množství kyseliny se může odpařit bez přívodu přídavného tepla (mžikové odpařování).00 000 0 000 0 0 0000 00 0 000 ·· · 00 000 00 0000 flowing into the evaporator in counter-current heats up so much that it is overheated at the pressure in the evaporator and part of the water and a small amount of acid can evaporate without additional heat (flash evaporation) ).

Pro jednostupňové zakoncentrování při způsobu podle vynálezu se s výhodou používá také komerčně dostupná, jednostupňové destilující a po délce kaskádově uspořádaná odparka se svazkem tantalových trubek, ve které se vycházeje od vstupu s každým stupněm kaskády zvyšuje koncentrace kyseliny, takže v prvním stupni kaskády je přítomna relativně málo koncentrovaná kyselina. Výhodou nízké koncentrace v prvním stupni kaskády je jednak to, že bod varu jě ještě nízký a je tak k dispozici vysoký hnací rozdíl teplot pro přestup tepla (menší odparka) a jednak to, že při nízkých koncentracích kyseliny je z reakce' dobře odstranitelná kyselina nitrosylsírová, popřípadě přítomná v odpadní kyselině. Použitím jednostupňové kaskádové odparky při způsobu podle vynálezu není třeba vyfoukávat kyselinu nitrosylsírovou oxidem siřičitým a odpadá tak dodatečný krok způsobu.For the single-stage concentration in the process according to the invention, a commercially available, single-stage distilling and cascaded tantalum tube bundle evaporator is preferably used, in which starting from the inlet with each cascade step, the acid concentration is increased so that low concentrated acid. The advantage of the low concentration in the first stage of the cascade is that the boiling point is still low and thus a high temperature difference for heat transfer (smaller evaporator) is available and, at low acid concentrations, nitrosylsulphuric acid is readily removable from the reaction. optionally present in the waste acid. By using a single-stage cascade evaporator in the process according to the invention, it is not necessary to blow the nitrosylsulphuric acid with sulfur dioxide, and thus an additional process step is omitted.

S výhodou se použije odháněcí část, aby bylo dosaženo zvláště dobrého snížení obsahu organických sloučenin a/nebo obsahu kyseliny nitrosylsírové. Jako odháněcí část se označuje úsek destilační kolony opatřený destilačními vestavbami, na který se shora vede odpadní kyselina, při tlaku v odparce kapalná nebo poněkud přehřátá, a odhání se zdola v protiproudu párou stoupající z odparky. Jako destilační vestavby se v odháněcí části používají odborníkovi známé kolonové vestavby jako například patra, výplně a výplňová tělíska. Podle výhodného provedení se použij-í destilační vestavby s malou tlakovou ztrátou, jako jsou orientované výplně nebo výplňová tělíska. Doba zdržení v odháněcí části zároveň s malou koncentrací kyseliny vede • fc fc*· · fc · • ···Preferably, a stripping part is used in order to achieve a particularly good reduction in the organic compound content and / or the nitrosylsulphuric acid content. The stripping section is a section of a distillation column provided with distillation installations to which the waste acid is fed from above, liquid or somewhat overheated at the pressure in the evaporator, and is blown from below in countercurrent with steam rising from the evaporator. Column internals known to those skilled in the art, such as trays, fillers and filler bodies, are used as distillation internals in the stripper section. According to a preferred embodiment, low pressure drop distillations are used, such as oriented fillers or filler bodies. The residence time in the stripping part together with the low acid concentration leads to • fc fc * · · fc · • ···

- 11 • fc • · fcfc • fc fc·· spolu s výměnou látky intenzifikovanou destilačními vestavbami výhodným způsobem k rychlému rozkladu a oddělení organických a anorganických sloučenin.- 11 • fc • fcfc • fc fc ·· together with the exchange of the material intensified by distillation in a convenient way for rapid decomposition and separation of organic and inorganic compounds.

Surový nitrotoluen získaný způsobem podle vynálezu obsahuje zpravidla méně než 0,5 % dinitrovaných sloučenin a méně než 0,8 % dinitrokerzolů.The crude nitrotoluene obtained by the process of the invention generally contains less than 0.5% of dinitrated compounds and less than 0.8% of dinitrokerzoles.

Při způsobu podle vynálezu se může odebírat dílčí proud, aby bylo zamezeno případnému zakoncentrovávání vedlejších produktů v cirkulačním okruhu kyseliny.In the process according to the invention, a partial stream can be withdrawn in order to prevent possible concentration of the by-products in the acid circulation circuit.

Při způsobu podle vynálezu existuje možnost použít jako výchozí materiá'1 také toluen s malým obsahem dinitrotoluenu a nitrované krezoly.In the process according to the invention, it is also possible to use toluene with a low content of dinitrotoluene and nitrated cresols as starting material.

Při způsobu podle vynálezu existuje možno’st, pro zamezení napadení použitých materiálů složkou nitrační směsi sestávající z kyseliny sírové a kyseliny fosforečné, přidávat až 2000 ppm vodního skla.In the process according to the invention, it is possible to add up to 2000 ppm of water glass to prevent attack of the materials used by the nitration mixture component consisting of sulfuric acid and phosphoric acid.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Příklad 1Example 1

V miniprovozním zařízení bylo do kaskády míchaných kotlů přiváděno 1,03 kg kyseliny o složení 75 % H2SO4, 13 % H3PO4 a 12 % H2O, 0,33 kg 68% kyseliny dusičné a 0,33 kg toluenu za hodinu. Teplota v míchaných kotlech byla asi 45 °C. Po ukončení reakce byl surový nitrotoluen oddělen od odpadní kyseliny pomocí statického děliče. Odpadní kyselina byla přes předehřívač přivedena do odparky a při 100 mbar a 170 °C zakoncentrována na 75 % H2SO4, 13 % H3PO4 a 12 % H2O, přičem-š organické sloučeniny byly oddestilovány nebo rozloženy. Zakončenírovaná odpadní kyselina byla přivedena do nitrační reakce.In miniprovozním has been in a stirred kettle cascade acid fed 1.03 kg of composition 75% H2SO4, 13% H3PO4 and 12% H 2 O, 0.33 kg of 68% nitric acid and 0.33 kg of toluene per hour. The temperature in the stirred boilers was about 45 ° C. After completion of the reaction, the crude nitrotoluene was separated from the waste acid by means of a static separator. The waste acid was fed to a evaporator through a preheater and concentrated to 75% H 2 SO 4, 13% H 3 PO 4 and 12% H 2 O at 100 mbar and 170 ° C, whereby the organic compounds were distilled off or decomposed. The terminated waste acid was fed to the nitration reaction.

znovuagain

- 12·· ·· ·· »<►»· ·· ·· • · · 9 9 9 9 9 9 9- 12 · · <. 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9

9 9 99 9 9 999 9 · · • 9 · « 9 · · 9 9 9 9 99 9 99 9 9 999 9 · 9 9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9 9 9 99 9 9 9 9

99 99 999 99 999999 99 999 99 999

Získaný surový nitrotoluen vykazoval následující složení: 2,23 % toluenu, 55,88 % ortho-nitrotoluenu, 4,39 % meta-nitrotoluenu, 37,16 % para-nitrotoluenu, 0,31 % dinitrotoluenu ή 0,26 % dinitrokrezolu.The crude nitrotoluene obtained was as follows: 2.23% toluene, 55.88% ortho-nitrotoluene, 4.39% meta-nitrotoluene, 37.16% para-nitrotoluene, 0.31% dinitrotoluene or 0.26% dinitrocresol.

Ortho-nitrotoluen/para-nitrotoluen=l, 50 .Ortho-nitrotoluene / para-nitrotoluene = 1.50.

Příklad 2Example 2

V miniprovozním zařízení bylo do kaskády míchaných kotlů přiváděno 1,03 kg kyseliny o složení 54 % H2SO4, 38 % H3PO4 a 8 % H2O, 0,33 kg 68% kyseliny dusičné a 0,33 kg toluenu za hodinu. Teplota v míchaných kotlech byla asi 45 °C. Po ukončení reakce byl surový nitrotoluen oddělen od odpadní kyseliny pomocí statického děliče. Odpadní kyselina byla přes předehřívač přivedena do odparky a při 100 mbar a 170 °C zakoncentrována na 54 % H2SO4, 38 % H3PO4 a 8 % H2O, přičemž organické sloučeniny byly oddestilovány nebo rozloženy. Zakoncentrované odpadní kyselina byla znovu přivedena do nitrační reakce.In the mini-plant, 1.03 kg of 54% H 2 SO 4 , 38% H 3 PO 4 and 8% H 2 O, 0.33 kg 68% nitric acid and 0.33 kg toluene were fed to the stirred boiler cascade. The temperature in the stirred boilers was about 45 ° C. After completion of the reaction, the crude nitrotoluene was separated from the waste acid by means of a static separator. The waste acid was fed to a evaporator through a preheater and concentrated to 54% H 2 SO 4, 38% H 3 PO 4 and 8% H 2 O at 100 mbar and 170 ° C, whereby the organic compounds were distilled off or decomposed. The concentrated waste acid was reintroduced into the nitration reaction.

Získaný surový nitrotoluen vykazoval následující složení: 2,44 % toluenu, 54,99 % ortho-nitrotoluenu, 4,42 % meta-nitrotoluenu, 37,67 % para-nitrotoluenu, 0,19 % dinitrotoluenu a 0,29 % dinitrokrezolu.The crude nitrotoluene obtained was as follows: 2.44% toluene, 54.99% ortho-nitrotoluene, 4.42% meta-nitrotoluene, 37.67% para-nitrotoluene, 0.19% dinitrotoluene and 0.29% dinitrocresol.

Ortho-nitrotoluen/para-nitrotoluen=l, 4 6.Ortho-nitrotoluene / para-nitrotoluene = 1,46.

Příklad 3Example 3

V miniprovozním zařízení bylo do kaskády míchaných kotlů přiváděno 1,03 kg kyseliny o složení 67 % H2SO4, 22 % H3PO4 a 11 % H2O, 0,33 kg 68% kyseliny dusičné a 0,33 kg toluenu za -hodinu. Teplota v míchaných kotlech byla asi 45 °C.- Po ukončení reakce byl surový nitrotoluen oddělen od odpadní kyseliny pomocí statického děliče. Odpadní kyselina byla přes předehřívač přivedena do odparky a při-100 mbar aIn the mini-plant, 1.03 kg of 67% H 2 SO 4 , 22% H 3 PO 4 and 11% H 2 O, 0.33 kg 68% nitric acid and 0.33 kg toluene were fed to the stirred boiler cascade per hour . The temperature in the stirred boilers was about 45 ° C. After completion of the reaction, the crude nitrotoluene was separated from the waste acid by means of a static separator. The waste acid was fed through a preheater to the evaporator and at -100 mbar

- 13 *· ·· • 9 9 • 9 9 99 · · · 9- 13 * 9 9 9 9 99 9

9 9 9 «9 >9 **»♦9 9 9 «9> 9 **» ♦

99

9 • 99 • 9

9 • 99 • 9

999999

999999

9C 99 9 9 9 99C 99 9 9 9 9

9 9 • 9 < 99 9 • 9 <9

9 99 9

99999999

168 °C zakoncentrována na 67 % H2SO4, 22 % H3PO4 a 11 % H20, přičemž organické sloučeniny byly oddestilovány nebo rozloženy. Zakoncentrovaná odpadní kyselina byla znovu přivedena do nitrační reakce.168 ° C concentrated to 67% H 2 SO 4, 22% H 3 PO 4 and 11% H 2 O while the organic compounds were distilled or decomposed. The concentrated waste acid was reintroduced into the nitration reaction.

Získaný surový nitrotoluen vykazoval- -následující složení: 2,25 % toluenu, 55,66 % ortho-nitrotoluenu, 4,36 % meta-nitrotoluenu, 37,24 % para-nitrotoluenu, 0,23 % dinitrotoluenu a 0,26 % dinitrokrezolu.The crude nitrotoluene obtained was as follows: 2.25% toluene, 55.66% ortho-nitrotoluene, 4.36% meta-nitrotoluene, 37.24% para-nitrotoluene, 0.23% dinitrotoluene and 0.26% dinitrocresol .

Ortho-nitrotoluen/para-nitrotoluen=l, 4 9.Ortho-nitrotoluene / para-nitrotoluene = 1,49.

Srovnávací příklad 1Comparative Example 1

V'miniprovozním zařízení bylo do kaskády míchaných kotlů přiváděno 0,80 kg 87,7% kyseliny sírové, 0,31 kg 67% kyseliny dusičné a 0,32 kg toluenu za hodinu.' Teplota v míchaných kotlech byla asi 40 °C. Po ukončení reakce byl surový nitrotoluen oddělen od odpadní kyseliny pomocí statického děliče. Odpadní kyselina byla přes předehřívač přivedena do odparky a při 100 mbar a 168 °C zakoncentrována na 87,7 %, přičemž organické sloučeniny byly oddestilovány nebo' rozloženy. Zakoncentrovaná odpadní kyselina sírová se může znovu přivádět do nitrační reakce.In a pilot plant, 0.80 kg of 87.7% sulfuric acid, 0.31 kg of 67% nitric acid and 0.32 kg of toluene were fed to the stirred boiler cascade. The temperature in the stirred boilers was about 40 ° C. After completion of the reaction, the crude nitrotoluene was separated from the waste acid by means of a static separator. The waste acid was fed to a evaporator through a preheater and concentrated to 87.7% at 100 mbar and 168 ° C while the organic compounds were distilled off or decomposed. The concentrated waste sulfuric acid can be recycled to the nitration reaction.

Získaný surový nitrotoluen vykazoval následující složení: 3,27 % toluenu, 57,58 % ortho-nitrotoluenu, 4,13 % meta-nitrotoluenu, 34,68 % para-nitrotoluenu, 0,08 % dinitrotoluenu a 0,38 % dinitrokrezolu.The crude nitrotoluene obtained had the following composition: 3.27% toluene, 57.58% ortho-nitrotoluene, 4.13% meta-nitrotoluene, 34.68% para-nitrotoluene, 0.08% dinitrotoluene and 0.38% dinitrocresol.

Ortho-nitrotoluen/para-nitrotoluen=l,66.Ortho-nitrotoluene / para-nitrotoluene = 1.66.

Srovnávací příklad 2Comparative Example 2

- Do kaskády několika smyčkových reaktorů bylo přiváděno 3000 1 asi 97% toluenu, který obsahoval nepatrné množství nitrovaného toluenu a krezolu, 3700 1 87% kyseliny sírové a- To a cascade of several loop reactors 3000 l of about 97% toluene was fed, containing a small amount of nitrated toluene and cresol, 3700 l of 87% sulfuric acid, and

- 1499- 1499

9 9 · ·«· · * 9 1 • 9 9 9 *9 *9 «V»» • 9 9 © < 99© • 9 ·9 9 · · «· · * 9 1 • 9 9 9 * 9 * 9« E »» • 9 9 © <99 © • 9 ·

9 * ·«·9 *

9 9 99 9 9

9 9 • 99 · • 9 99 9 99 • 9 9

99* 999 * 9

1800 1 67% až 68% kyseliny dusičné. Reaktory byly provozovány při teplotě mezi 43 až 47 °C. Po ukončeni reakce byl surový nitrotoluen oddělen od odpadní kyseliny pomocí separátoru. Odpadní kyselina sírová byla při asi 170 °C a 100 mbar znovu zakoncentrována na počáteční hodnotu 87 % a vrácena do nitrační reakce. - Získaný surový nitrotoluen vykazoval následující složení: 4,13 % toluenu, 57,12 % ortho-nitrotoluenu, 4,18 % meta-nitrotoluenu, 34,17 % para-nitrotoluenu, 0,12 % dinitrotoluenu a 0,71 % krezolu.1800 1 67% to 68% nitric acid. The reactors were operated at a temperature between 43 to 47 ° C. After completion of the reaction, the crude nitrotoluene was separated from the waste acid by means of a separator. The waste sulfuric acid was re-concentrated to an initial value of 87% at about 170 ° C and 100 mbar and returned to the nitration reaction. The crude nitrotoluene obtained was as follows: 4.13% toluene, 57.12% ortho-nitrotoluene, 4.18% meta-nitrotoluene, 34.17% para-nitrotoluene, 0.12% dinitrotoluene and 0.71% cresol.

Ortho-nitrotoluen/para-nitrotoluen=l, 67 .Ortho-nitrotoluene / para-nitrotoluene = 1.67.

Ve srovnání s příklady podle vynálezu byl pro srovnatelné hodnoty obecných reakčních podmínek,- při jinak obdobném spektru vedlejších produktů, menší podíl paranitrotoluenu .In comparison with the examples according to the invention, the proportion of paranitrotoluene was lower for comparable values of the general reaction conditions, with an otherwise similar spectrum of by-products.

Claims (17)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Kontinuální způsob výroby mononitrotoluenů reakcí toluenu s kyselinou dusičnou, kyselinou sírovou a kyselinou fosforečnou za izotermních reakčních podmínek, vyznačujícíA continuous process for the production of mononitrotoluenes by reacting toluene with nitric acid, sulfuric acid and phosphoric acid under isothermal reaction conditions, characterized by: I se tím, že se jako složka nitrační směsi použijí směsi kyseliny sírové a kyseliny fosforečné, které sestávají ze 45 až 80 % kyseliny sírové, 9 až 45 % kyseliny fosforečné a 5 až 15 % vody.It is also possible to use sulfuric acid and phosphoric acid mixtures which consist of 45 to 80% sulfuric acid, 9 to 45% phosphoric acid and 5 to 15% water as components of the nitration mixture. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se do reaktoru uvádí složka nitrační směsi a 60% až 70% kyselina dusičná a toluen.The process according to claim 1, characterized in that the nitration mixture component and 60% to 70% nitric acid and toluene are fed into the reactor. 3. Způsob podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že se na výstupu z reaktoru provádí separace kapalina-kapalina surového nitrotoluenu od odpadní kyseliny.Process according to claims 1 and 2, characterized in that the liquid-liquid separation of the crude nitrotoluene from the waste acid is effected at the reactor outlet. 4. Způsob podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že odpadní kyselina se podrobuje jednostupňovému zakoncentrování na složení 45 až 80 % kyseliny sírové, 9 až 45 % kyseliny fosforečné a 5 až 15 % vody.Method according to claims 1 to 3, characterized in that the waste acid is subjected to a one-stage concentration to a composition of 45 to 80% sulfuric acid, 9 to 45% phosphoric acid and 5 to 15% water. 5. Způsob podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že zakoncentrovaná odpadní kyselina se v cirkulačním okruhu opět vrací do nitrační reakce.Process according to Claims 1 to 4, characterized in that the concentrated waste acid is returned to the nitration reaction in the circulation circuit. 6. Způsob podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, žeMethod according to claims 1 to 5, characterized in that: a) jako složka nitrační směsi se použijí směsi kyselí-ny sírové a kyseliny fosforečné, které sestávají ze 45 až 80 % kyseliny sírové, 9 až 45 % kyseliny fosforečné a 5 až 15 % vody, • 9 • · · · · • · · • · · · ·(a) mixtures of sulfuric acid and phosphoric acid consisting of 45 to 80% sulfuric acid, 9 to 45% phosphoric acid and 5 to 15% water are used as components of the nitration mixture; • · · · · - 1699 99- 1698 99 9 9 · · • · 99 9 b) složka nítrační směsí, 60% až 70% kyselina dusičná a toluen se uvádí do reaktoru,(b) a component of the titration mixture, 60% to 70% nitric acid and toluene are introduced into the reactor; c) na výstupu z reaktoru se provádí separace surového nitrotoluenu od odpadní kyseliny,c) raw nitrotoluene is separated from waste acid at the reactor outlet, d) odpadní kyselina se jědnostupňovým zakoncentrováním zakoncentrovává na složení 45 až 80 % kyseliny sírové, 9 až 45 % kyseliny fosforečné a “ .5- až 15 % vody, a(d) the waste acid is concentrated to 45 to 80% sulfuric acid, 9 to 45% phosphoric acid and 5 to 15% water with a one-stage concentration; and e) zakoncentrovaná odpadní kyselina se v cirkulačním okruhu opět vrací do nítrační reakce.e) the concentrated waste acid is returned to the titration reaction in the circulation circuit. 7. Způsob podle nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že se použije složka nítrační směsi o složení 64 až 78 % kyseliny sírové, 10 až 27 % kyseliny fosforečné a 8 až 13 % vody.Method according to claims 1 to 6, characterized in that a component of the coating composition of 64 to 78% sulfuric acid, 10 to 27% phosphoric acid and 8 to 13% water is used. 8. Způsob podle nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že složka nítrační směsi, 60% až 70% kyselina dusičná a toluen se uvádí do reaktoru.Process according to claims 1 to 7, characterized in that the component of the coating mixture, 60% to 70% nitric acid and toluene are fed to the reactor. 9. Způsob podle nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že se použije 65% až 68% kyselina dusičná.Process according to claims 1 to 8, characterized in that 65% to 68% nitric acid is used. 10. Způsob podle nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že se použije 0,98 až 1,1 ekvivalentu toluenu vztaženo na jeden ekvivalent kyseliny dusičné.Process according to Claims 1 to 9, characterized in that 0.98 to 1.1 equivalents of toluene are used per equivalent of nitric acid. 11. Způsob podle nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že se použije 1,01 až 1,05 ekvivalentu toluenu vztaženo na jeden ekvivalent kyseliny dusičné.Process according to claims 1 to 10, characterized in that 1.01 to 1.05 equivalents of toluene are used per equivalent of nitric acid. - 179 · ··· · • · ··- 179 · ··· · 12. Způsob podle nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že složení odpadní kyseliny na výstupu z reaktoru je 54 až 67 % kyseliny sírové, 7 až 22 % kyseliny fosforečné a 18 až 27 % vody. —Process according to claims 1 to 11, characterized in that the waste acid composition at the outlet of the reactor is 54 to 67% sulfuric acid, 7 to 22% phosphoric acid and 18 to 27% water. - 13. Způsob podle nároků 1 až 12, vyznačující se tím, že zakoncentrování se provádí při tlaku 30 až 300 mbar a teplotě 100 až 200 °C. - - Method according to claims 1 to 12, characterized in that the concentration is carried out at a pressure of 30 to 300 mbar and a temperature of 100 to 200 ° C. - - 14. Způsob podle nároků 1 až 13, vyznačující se tím, že zakoncentrování se provádí v kaskádově uspořádané odparce.Method according to claims 1 to 13, characterized in that the concentration is carried out in a cascaded evaporator. 15. Způsob podle nároků 1 až 14, vyznačující se tím, že odparka se provozuje s odháněcí částí.Method according to claims 1 to 14, characterized in that the evaporator is operated with a stripper part. 16. Způsob podle nároků 1 až 15, vyznačující se tím, že reakční teplota je v rozmezí 20 až 80 °C.Process according to claims 1 to 15, characterized in that the reaction temperature is in the range of 20 to 80 ° C. 17. Způsob podle nároků 1 až 16, vyznačující se tím, že .pro zamezení napadení použitých materiálů složkou nitrační směsi se přidá až 2000 ppm vodního skla.A method according to claims 1 to 16, characterized in that up to 2000 ppm of water glass is added to prevent the materials used from attacking the components of the nitration mixture.
CZ20021182A 2001-04-06 2002-04-04 Continuous isothermal process for preparing mononitrotoluenes in the presence of phosphoric acid CZ20021182A3 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10117207A DE10117207C1 (en) 2001-04-06 2001-04-06 Continuous isothermal process for the production of mononitrotoluenes in the presence of phosphoric acid

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ20021182A3 true CZ20021182A3 (en) 2002-11-13

Family

ID=7680651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20021182A CZ20021182A3 (en) 2001-04-06 2002-04-04 Continuous isothermal process for preparing mononitrotoluenes in the presence of phosphoric acid

Country Status (12)

Country Link
US (1) US6768032B2 (en)
EP (1) EP1247798B1 (en)
JP (1) JP4257893B2 (en)
KR (1) KR100869014B1 (en)
CN (1) CN1219745C (en)
AT (1) ATE268321T1 (en)
CA (1) CA2380159A1 (en)
CZ (1) CZ20021182A3 (en)
DE (2) DE10117207C1 (en)
HK (1) HK1051180A1 (en)
PL (1) PL205526B1 (en)
RU (1) RU2293722C9 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2692280C (en) * 2007-06-27 2012-12-11 H R D Corporation System and process for production of nitrobenzene
CN101475485B (en) * 2009-01-16 2011-11-16 淮阴师范学院 Method for improving p-nitrotoluene yield by using ultrasonic technology
CN101786966A (en) * 2010-03-18 2010-07-28 淮阴师范学院 New preparation technology of p-nitro phenylacetonitrile
CN105541901B (en) * 2015-12-21 2018-08-28 合肥星宇化学有限责任公司 A kind of preparation method of bis- chloro- three esters of 5- nitrophenylphosphates of 2,4-

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE305862B (en) * 1966-10-20 1968-11-11 Bofors Ab
DE3409717C2 (en) * 1984-03-16 1994-03-31 Bayer Ag Process for the preparation of nitrobenzene
US5275701A (en) * 1993-03-15 1994-01-04 Air Products And Chemicals, Inc. Process for purification and concentration of sulfuric acid
DE19539205A1 (en) * 1995-10-22 1997-04-24 Meissner Gmbh & Co Kg Josef Aromatic nitration process
DE10055359C1 (en) * 2000-11-08 2002-03-28 Bayer Ag Continuous production of mononitrotoluenes, used as intermediates for optical brighteners, plant protection agents and pharmaceutical products, uses isothermal conditions and one-stage concentration of waste acid

Also Published As

Publication number Publication date
DE10117207C1 (en) 2002-11-14
US6768032B2 (en) 2004-07-27
JP2002338529A (en) 2002-11-27
CN1380283A (en) 2002-11-20
JP4257893B2 (en) 2009-04-22
KR20020079480A (en) 2002-10-19
PL353194A1 (en) 2002-10-07
CA2380159A1 (en) 2002-10-06
EP1247798A1 (en) 2002-10-09
KR100869014B1 (en) 2008-11-17
PL205526B1 (en) 2010-04-30
RU2293722C9 (en) 2008-04-10
RU2293722C2 (en) 2007-02-20
CN1219745C (en) 2005-09-21
US20020147372A1 (en) 2002-10-10
DE50200489D1 (en) 2004-07-08
EP1247798B1 (en) 2004-06-02
HK1051180A1 (en) 2003-07-25
ATE268321T1 (en) 2004-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20100233069A1 (en) Method and system for concentrating waste sulphuric acids from nitration processes
JP6250662B2 (en) Process for producing nitrobenzene by adiabatic nitration.
CN110546130B (en) Method and device for the adiabatic nitration of aromatic compounds
US5196591A (en) Process for the production of polynuclear aromatic polyamines
JPH07258173A (en) Adiabatic preparation of mononitrotoluene
KR20170027811A (en) Method for removing impurities from dinitrotoluenes
DE10108979C1 (en) Continuous production of nitrochlorobenzene, used as intermediates for dye, pharmaceutical and pesticide production, uses specified adiabatic conditions and acid composition in nitration of chlorobenzene
US5714647A (en) Process for the adiabatic preparation of mononitrohalogenobenzenes
JP4257890B2 (en) Continuous isothermal production method of mononitrotoluene
CZ20021182A3 (en) Continuous isothermal process for preparing mononitrotoluenes in the presence of phosphoric acid
CA2155562C (en) Process for the production of dinitrotoluene
CA2308288A1 (en) Method for producing aromatic nitro compounds
JPS6035338B2 (en) Polyamine manufacturing method
US6353142B1 (en) Process for the adiabatic preparation of 3,4-dichloronitrobenzene
CN113165872B (en) Method for treating mixed acid and waste water from nitration of aromatic hydrocarbons and apparatus for carrying out the method
SZE Nitrobenzene and nitrotoluene
PL154456B1 (en) Method for manufacturing chlornitrobenzene